高低速高壓電動機差動保護應用

魏寶童

摘要：經濟在快速發展，社會在不斷進步，為了做好高壓電動機差動保護誤動作分析工作，需要結合工作實際，不斷制定更加完善的差動保護工作，以此才能提高工作效率，希望本文的進一步研究，能夠為相關工作開展奠定良好基礎。

關鍵詞：高壓電動機;差動保護;分析

引言

工業生產中，在額定功率超過200千瓦時，需要運用高壓電動機，同步電動機和異步電動機等是通常運用的電動機類型。結合現場運用的功能重點用作拖動泵、壓縮機等。在運用這些高壓電動機的過程中，不但要使工業生產得到滿足，還需要對其進行科學管理，保證其可以安全、穩定運轉。

1概述

差動保護原理。差動保護是反映被保護元件（或區域）兩側電流差而動作的保護裝置，差動保護作為被保護元器件的內部故障的保護，電流互感器安裝在被保護設備的兩側，在正常或外部發生故障時，流入差動保護的電流為不平衡電流，在適當選擇好兩側電流互感器的變比和接線方式下，該不平衡電流值很小，并小于差動保護的動作電流，故保護不會動作;被保護設備內部發生故障時，流入差動保護裝置的電流大于差動保護的動作電流，差動保護動作于跳閘。差動保護原理簡單，使用電氣量單純，保護范圍明確，保護動作迅速，一直作為變壓器、發電機、電動機、線路及母差等設備的主保護。雙速原理。電機調速可以通過變極、變頻，改變定子繞組電源電壓、轉子串聯電阻，以及轉子串聯附加電動勢等方式實現。串聯電阻，調速的調速電阻要消耗能量，效率低，達不到良好的效果;變壓調速對于恒轉矩調速范圍太窄，而且增大了電動機轉子繞組的電阻，結構復雜;變頻調速和附加電動勢調速都可以實現平滑調速，但是投資高，占地面積大;變極調速節省投資，容易實現。

2分析差動保護誤動的常見原因

選擇電動機專用差點保護系統，確定差動繼電器動作電流整定值為5A。發動機剛剛啟動時，為便于調整可在電機無異常、互感器極性標準的前提下，通過推出差動保護的形式對電機進行啟動。啟動電機時CT信號燈亮起可發生一定的斷線，啟動完成后熄滅信號燈，此時可通過確定0.625A電流對CT進行斷線處理，再次啟動回路。若差電流超過0.625A則需要顯示預警信號燈，但此時CT發生斷線，不會發生回路跳閘現象。但此時的差動保護措施難以滿足電動機再次啟動的基本需求，需要在回路中進行檢測，判斷其是否存在一定的差電流。通過停機檢測，與設計圖紙、標準等進行實際連接檢測，檢查接線以判斷是否存在干擾，通過對極性的準確性進行判斷，及時發出相適應的指令。以便及時發出差動保護信號。若再次啟動時出現了瞬間跳閘問題，此時可通過檢查過電動機有無一次系統異常，有無二次接線異常等，對繼電器進行差動正常情況進行檢查。電動機試轉時不可將啟動過程排除在外，此時差動保護必然會發生，誤動差動保護啟動時極有可能產生信號。此時可能由于信號傳遞存在一定的誤差導致信號傳遞出現遲疑，進而導致誤動跳閘現象的發生。在實際案例中，部分電廠設計電動機裝置時，往往會選擇距離開關室較遠的距離，此時通常以兩組保護裝置為基礎，對電流互感器實現兩組差動保護。一般一組為在開關室內安裝6KV的電流互感器，另一組為在電動機體內安裝繞組電流互感器，并在開關柜內對繼電保護裝置進行控制。在開關室開關柜內的互感器基本電纜長度為3米。連接體內的傳感器的二次電纜長度基本為200米。以2.5mm橫截面的銅芯電纜為電流互感器使用，若過長的中性點處電流互感器二次電纜，將增大線路電阻含量，大大增加電流互感器二次負荷遠超其額定值，增加電流互感器產生誤差的幾率，繼而增加差動保護誤動作發生率。

3排查分析故障原因

3.1差動CT兩點接地問題

電廠大修期間對該給水泵差動回路進行絕緣檢查時，在拆除二次側一點接地的情況下發現絕緣小于1MΩ，判斷CT存在多點接地的情況。發現問題后，立即前往電動給水泵本體處檢查。經檢查發現，該電機中性點CT的二次側端子上面安裝有極不容易被發現的導電螺釘，該導電螺釘是電機出廠的時候用于將中性點CT二次側短接接地的。根據高阻抗差動保護保護原理可知，電動機中性點CT二次側兩點接地后，兩個接地點相當于短接，發生區內故障時，差動電流將直接從短接處流過，高阻抗差動繼電器被短接，保護不會動作。同理，區外故障時，差動繼電器也不會動作。因此，兩點接地后，高阻抗保護實際上處于退出狀態。找到問題所在后，立即將電機中性點CT的二次側端子上的導電螺釘拆除。完成后對差動CT搖絕緣測極性，測量結果滿足要求。

3.2廠用電流互感器選型問題

大容量的發電廠6kV高壓廠用電系統短路電流可達40～50kA，饋線負荷類型較多，部分只有幾十A，有些負載電纜很長。按照回路電流選擇變比，短路電流遠超互感器準確限值一次電流，短路時，互感器嚴重飽和。近年來的確多次出現6kV廠用電系統中定值靈敏度很高的情況下，發生電流速斷和定時限保護拒動實例。如按照短路不飽和選擇互感器，又存在互感器一次電流IP遠大于負荷電流，變比太大，出現開關柜內安裝困難、投資費用大、測量精度差、保護整定困難甚至保護裝置不能滿足要求和無法整定的情況。在選擇電流互感器時應綜合考慮短路電流、保護裝置限幅電流、負荷電流、開關型號來確定互感器參數。對于采用F-C開關回路，高壓熔斷器具有短路限流保護，互感器可按照饋線回路選擇，不考慮一次短路電流飽和影響因素。采用真空斷路器開關時，則不能按照負荷電流來選擇，適當提高變比，防止短路飽和保護拒動。互感器準確限值電流KalfIn為2倍整定電流，保證保護可靠動作，基于中壓互感器飽和特性，一般采用10P20即可，對于采用有效值傅氏算法延時電流保護，在飽和狀態下，其有效值保持有效增大，仍能可靠動作。對于用于差動保護的互感器則需要考慮不平衡電流影響，需要二次負荷、10%誤差曲線核算，確認外部故障、電動機起動狀態下不發生保護誤動。

3.3差動保護

針對那些功率在2000千瓦之上的電動機，通常會運用電流互感器，實行差動保護，將副接線盒加入電動機中，從中性點引出。在差動保護中，一定情況下，會結合實際需求，在副接線盒中裝設互感器。電動機各相繞組首尾位置引線分別出和入一次電流互感器，在電動機啟動或是穩定運轉時，各相終端和始端電流是一出一進，對于互感器，一次安匝是零，二次沒有輸出，保護器不發生動作。所以，對于電動機，在沒有產生相間短路狀況時，差動繼電器中不存在不平衡電流。因為磁平衡原理的作用，二次側斷線不會產生過電壓的情況，這是縱差保護不能實現的，對于電動機自動啟動中錯誤動作的克服十分有幫助。為了給接線過程提供便利，通常在電動機的主接線盒中裝入磁平衡電流互感器。然而因為其會占據很大空間，并且從電氣間隙等方面因素的考慮，接線盒的體積也會較大。如果電動機的中心高比較小，會導致在接線盒中引入電纜存在一定困難，也就是底腳平面和主接線口間距過小，不適宜在主接線盒中裝入磁平衡互感器。

結語

總之，新時期，隨著高壓電動機的廣泛應用，需要提高高壓電動機差動保護誤動作分析水平，以此才能保證高壓電動機運行效率。結合以上研究，希望能夠為相關技術人員提供有效的技術參考，從而進一步確保提高對于高壓電動機的研究能力。

參考文獻

[1]金福鑫.論大型高壓電動機軟起動下差動保護及電動機接線方法的最優化配置[J].電氣應用，2017，36（19）：25-28.

[2]石生旺.電動機差動保護誤動分析與改進措施[J].電氣技術，2017（6）：136-139.

[3]張延林，王鵬，韓英杰，樊予勝，劉政.變頻電動機差動保護的研究與應用[J].華電技術，2017，39（4）：8-10，77.